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以ARM、DSP、MIPS为代表的新一代嵌入式微控制器基于精简指令集具有指令简单丰富、执行速度快、实时性强、片上资源丰富、硬件浮点运算等优点,非常适合数控领域的开发和研究,并且这些嵌入式芯片的开发手段和调试平台越来越完善。嵌入式Linux操作系统在嵌入式系统中应用广泛,为嵌入式系统的开发提供了优秀的任务管理平台和底层驱动平台,这为应用系统软件的可靠简便开发和管理提供了有力的保证。本文在对国内外数控机床现状及发展趋势和对开放式嵌入式数控理论研究的基础上,针对传统基于IPC的CNC系统结构复杂、成本高、硬件冗余且无法裁剪、软件通用性差、功耗大且可靠性低等缺点,提出并设计了一套以嵌入式微控制器ARM和DSP为硬件基础,以嵌入式Linux操作系统和图形用户框架软件Qtopia为软件基础的通用数控系统方案,并在数控铣床上实现了此方案。硬件平台采用嵌入式微处理器ARM+DSP作为系统的硬件核心芯片来构建,ARM作为主控制芯片,利用其外围接口扩展数控系统的存储设备和诸如LCD、数控键盘、URAT等外部设备,采用DM9000芯片扩展网络模块,从而方便网络化开发,另外为方便加工代码的传输,采用主控制芯片自带的USB Host芯片扩展USB模块,实现移动U盘的读写及热插拔。DSP作为运动控制芯片,通过I／O模块与伺服驱动器和机床I／O相连,完成机床的运动控制。软件平台采用人机界面层、事务管理层和运动控制层作为系统的软件层次结构来构建。人机界面层是用户和数控系统进行交互的媒介,采用专为嵌入式设备提供图形用户界面的应用框架和窗口系统的Qtopia来设计。事务管理层是整个系统的中枢,采用嵌入式Linux操作系统的多线程机制来设计。运动控制层是系统对数控机床控制的执行者,采用基于单任务和中断处理的策略来设计。本文所设计的基于嵌入式Linux的数控系统方案相对于传统的基于IPC的CNC系统而言具有结构简单、成本低、硬件可裁剪、软件可通用、可靠性高等优点,相对于已有的基于嵌入式Linux的数控系统而言具有系统性能可靠稳定,功能强大,软件通用性强,系统灵活并且符合开放式数控系统的要求等优点。